Fluide
Venturi-Rohr
Beobachte schnellere Strömung in der engen Stelle — Druck sinkt (Bernoulli).
Venturi-Rohr — interaktive Fluide-Simulation. Beobachte schnellere Strömung in der engen Stelle — Druck sinkt (Bernoulli). Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Bernoulli-Effekt
In einem Venturi-Rohr beschleunigt sich das Fluid in der engen Stelle und der Druck sinkt.
Die Massenerhaltung erfordert schnelleren Fluss, wo die Querschnittsfläche kleiner ist. Die Bernoulli-Gleichung verknüpft höhere Geschwindigkeit mit niedrigerem Druck in der Engstelle.
- A₁v₁ = A₂v₂
- P + ½ρv² = constant
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Wasser fließt durch ein Rohr, das sich teilweise verengt, wie bei einem Gartenschlauch, dessen Ende mit dem Daumen bedeckt ist. Was passiert mit dem Wasserdruck in der Engstelle?
Vorhersagen zum Abwägen
- In der Engstelle steigt der Druck, da das Wasser stärker komprimiert wird.
- Der Druck nimmt in der Engstelle ab, weil das Wasser schneller wird.
- Der Druck bleibt durchgehend gleich – nur die Geschwindigkeit ändert sich.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Breitschnittfläche A₁ (m²)
- Halsbereich A₂ (m²)
- Einlaufgeschwindigkeit v₁ (m/s)
Was Sie messen:
- Schlundgeschwindigkeit v₂ (m/s)
- Druckänderung ΔP = P₂ − P₁ (kPa)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Fluid-Venturi-Preset und drücken Sie „Zurücksetzen“. Wasser fließt gleichmäßig durch ein Rohr mit einem breiten Querschnitt (A₁) und einer schmalen Kehle (A₂).
- Aktivieren Sie die Messwerte für Halsgeschwindigkeit und Druckabfall.
- Stellen Sie für jeden Versuch die Breitquerschnittsfläche, die Halsfläche und die Einlassgeschwindigkeit ein und notieren Sie die Werte für die Halsgeschwindigkeit und den Druckabfall.
Maßgebende Gleichung
Kontinuitätsgleichung — A₁·v₁ = A₂·v₂
Für eine inkompressible Flüssigkeit in einem Rohr muss die Strömungsgeschwindigkeit (Fläche × Geschwindigkeit) überall entlang des Rohrs gleich sein: A₁v₁ = A₂v₂. Durch die Verengung des Rohrs wird die Flüssigkeit beschleunigt.
Bernoulli-Gleichung — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²
Entlang einer horizontalen Stromlinie bleibt der Druck einer Flüssigkeit plus ihre kinetische Energie pro Volumen konstant: P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂². Bei steigender Geschwindigkeit muss zum Ausgleich der Druck sinken.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch v₂ = A₁v₁/A₂ aus der Kontinuität und dann ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² − v₂²) aus der Bernoulli-Gleichung. Vergleichen Sie beide mit den Messwerten – ΔP fällt negativ aus, was als vorzeichenbehaftete Zahl bedeutet: „der Druck ist am Hals gefallen“.
- Erklären Sie im Hinblick auf die Energieeinsparung, warum der Druck einer Flüssigkeit dort sinken muss, wo ihre Geschwindigkeit in einem horizontalen Rohr zunimmt.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Vergaser und Parfümzerstäuber nutzen den Venturi-Effekt, um eine zweite Flüssigkeit an der Engstelle anzusaugen. Erklären Sie anhand Ihrer Druckänderungsdaten, warum ein Tiefdruckbereich dort Flüssigkeit durch ein Seitenrohr nach oben ziehen kann.
- Das Fluid-Wing-Experiment verwendet dasselbe Kontinuitäts- und Bernoulli-Modell mit Luft anstelle von Wasser. Würden Sie erwarten, dass der Druckunterschied bei gleichen Geschwindigkeiten und Flächen größer oder kleiner ist? Warum?
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Willkommen beim Venturi-Rohr
- Abspielen drücken
- Schnelle Engstelle, niedriger Druck
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.